GPS技术在航道测量工程中的应用初探

摘要：航道作为我国水运交通的重要基础设施，在我国经济发展中也发挥了重要的作用，是我国内陆航道沿岸地区经济发展的重要运输渠道之一，应给予高度的重视。随着GPS技术的不断快速发展，GPS精度越来越高，功能越来越强大，在现代工程测量中的应用也越来越广泛。在航道工程测量中，GPS新设备、新技术的应用大大地提高了测绘生产工作的效率；降低了测量成果的差错率；提高了测绘产品的质量。各种GPS测量技术得到充分运用，它们之间的密切配合不但可以节省时间人力物力、缩短工期，还可以大大提高工程的质量和精度。本文主要对航道测量过程中的GPS技术应用进行了详细的论述，以提高航道工程测量的高精度、准确性和可靠性。

关键词：GPS技术 航道测量 测量过程应用

随着我国经济的发展和科学技术的不断进步，全球定位系统 GPS的不断发展，GPS技术在航道工程测量中发挥了重要的作用，其具有精度高、速度快、费用省、操作简便等特点被广泛应用。航道测量是对海域或内河航道施行的一种测量方式，开挖航道是整个过程中非常重要的关键环节，对航道的整体建设有非常重要的指导意义，因为各地的地形、地质及水文条件都各不相同，自然的复杂条件下，对航道的测量难度非常大，测量所使用的仪器精度也会在一定程度上受到影响，需要采取科学的测量与施工方式，以便能高效的解决航道在测量过程中遇到的问题，从而让测量能够更加准确，数据更加可靠，精度更高，GPS在航道测量上的技术应用能够解决以上提到的很多问题，将GPS测量技术进行推广和应用是很有发展前景的。

1 .航道测量

航道在维护和管理中起着非常重要的作用，由于工作目的的不同，工作所涉及的内容也就不一样，航道测量与一般的测量之间是存在着共性的，但是与一般性质的测量又有所不同，就测量的内容上来看，航道测量和一般测量都需要对一般地形、地貌等陆地部分进行测量，但航道测量还包含水下地形和相关的水文的测量等，测量的结果，应用环境的不同会直接影响测量的精度，就作用上来看，航道的测量对于航道的质量控制与维护方法的分析起着至关重要的作用，同时为航道施工的组织建设，施工维护，及以后的验工和船舶通航提供了数据依据。

2. 航道测量的方案

要想建立航道测量的控制网，需要考虑很多方面的需要，合理布置控制的点位，在可靠性允许的情况下，需要结合多方面因素选择出测量方案，GPS定位能确定两个点位之间的向量，这里有很多种可以用来选择的模式，在诸多定位模式中，动态相对定位的精度较差，需要使用较多的卫星进行跟踪，所以在控制网的测量中不适合使用。

对于静态的定位模式，一般使用两台或以上的设备，安置在一条或者多条基线的端点，这样能够同时观测5颗及5颗以上同步卫星，平均每个时段是一个小时左右，这是一种很经典的应用模式，设置的观测基线应该能够组成一系列的闭合图形，这样可以利于检查核实，能够提高结果的测量可靠度。快速的静态定位方式则是在测量去中间部位选择一个基站，安放一部接收机，持续不断的跟踪所有可见卫星，还有一部接收机再依次流动设站，每个地位观测几分钟，利用这种工作模式，测量的作业速度进展快，精度较高，而且耗能小，如果使用两部接收机同时进行工作时，是无法构成闭合图形的，这样一来，测量结果的可靠性就会变的很差。

3. GPS进行航道测量的过程

航道测量时使用的GPS数据资料包括硬件设备和软件设备，硬件设备一般多为GPS卫星信号接收机，测深仪器，电脑，软件设备包含外业和内业软件。

3.1测量前，需要进行准备工作，先收集要测量的航道的有关地图，准备需要绳索来捆绑固定测深仪器，测量船的驾驶员需要熟悉所要测量的航道的河域地形，可以选择经验丰富的船长驾驶，以确保安全，此外，要实时观测水位。

3.2进行安装调试时，要先将测深仪器按规范要求固定在测量船上，GPS的接收天线则要与测深仪换能器杆中心一致，GPS的卫星信号接收机、测深仪和电脑用数据线连接好，校对好测量仪器并进行调试。通过电脑上的测深软件将测深仪和GPS连接起来，GPS可以接受卫星信号以及基站发射的信号，进行差分处理后，得实时坐标数据。

3.3对航道的断面图进行测量，测量船行驶，速度不能过快，测量时航行的速度要尽量保持平稳，匀速行驶，避免出现过大幅度的摇摆，断面的点位间距根据需要能够进行不同设置，确定后电脑会记录下相关数据，包括点位和水深的数据，外业软件所测量出的断面图需要结合内业软件对水深点位进行分析，可以方便准确的测量出航道的水深。

3.4正常测量时，电脑能自动记录下一些相关数据，但是一旦遇到高压电线的干扰，桥梁码头等建筑物障碍时，GPS天线会无法靠近或者到达想要测量的点位，只能在靠近附近时，记录下点位号，并用相应的图例在电脑显示的航迹图上对应的正确位置做上标记，还可以在符号旁边加上文字说明，测量的过程中，一定要及时对文件加以保存，避免测量数据出现丢失现象。

3.5在用外业软件对测量的数据进行水位改正，以导出水深点位和航道标志等一些操作之后，在内业进行编辑处理，用内业软件引入航道标志、航道标记等，编辑航迹线时，要根据航迹线上标注的地物，通过软件所提供的标尺测量出航段的里程，确定出建筑物距的准确位置。再结合外业软件提供的断面图，结合已有的水文资料，计算最高位置和最低位置的航道水位，由测得的水位能确定航段的水深和河道宽度，再把测量到的和计算出的相关数据归纳整理，录入资料库中，及时保存。

4.航道水下测量的问题

当前进行水下地形测量最常用的，最前卫的测量方法就是GPS测深系统，利用GPS系统的特点，能够实现动态的实时定位过程，充分实现了定位和水深数据信息采集的自动化、智能化，但同时也出现了新的问题。

4.1在提高精度方面，GPS测量系统可以实现采集数据自动化过程，平面定位与水下测量无法同步的问题得到了解决，影响水下测量精度的主要因素是安装仪器和水位改正。在工作中，要有针对性的采取一些办法和措施，要选用稳定度高，灵活性好的测量船只，测量时航行的速度要尽量保持平稳，匀速行驶，避免出现过大幅度的摇摆，对不同河段要采取相呼应的测量方式，为了防止漏测，在出现礁石较多的区域要进行加密测量，根据水深变化和水位情况，选用合理的方案对水位进行校正。

4.2在提高工作效率上，由GPS系统对探测船进行精确导航，能实现有规律的水深测量，在实际过程里，结合工作特点，采用相应措施，提前布设好航线，保证测量时测线的间距平均，测量过程中，对测深船的船位要实时监控，一旦发现航迹出现偏移，要及时的进行修正，避免出现多测，测重，漏测的现象。

5.测量结果的验证

在利用GPS技术进行测量之后，得到的测量结果需要验证，为了验证测量出来的结果，先选择几条航道，将其与大比例航道图比对分析，如果航段的起点有固定航位，在与GPS测量得到的结果进行比对以后，里程上的误差多控制在5～10M之内，利用GPS测量方法得到的航段断面计算出的水深等数据结果，与测量图纸中的相对应数据进行比对，如果排除掉时间的影响因素，二者所有的相关数据几乎都能保持一致。

6.结束语

综上所述，航道的测量，就是要对河域内航道的地形、水的深度、流速等进行测量，由于河域的地形，往往比陆地要复杂很多，所以对航道的测量要求很高很严格，在航道的测量中也会遇到很多很复杂的问题。当今，水运事业正在蒸蒸日上的逐步发展，航道作为水运设施的基础也一定会有很好的发展，要想满足水运中对设计、施工、船舶安全的需要，一定要定期的对现在正在使用中的航道做常规的维护。

大型的航道测量中，GPS的新技术、新设备的使用可以大大提高测绘工作的工作效率，同时还降低了测量结果的出错率，更是提高了测量产品的质量保证，如果各种GPS测量技术能够充分综合的运用起来，这些技术的配合效果可以节省人力物力，还能缩短测量工期，同时很大程度上提高了工程测量的质量和测量的准确性，GPS系统航道测量的应用，可以快速准确确定出航道各项相关数据的数值，以及一些建筑物的具置，从而解决了先前困扰的很多难题，这种技术先进实用，便携方便，效率很高，足以满足航道测量的精度要求，为我国内河航道信息管理相关系统的开发奠定了坚实基础，还为别的相关系统的开发和融合也做了铺垫，有很好的学习价值和推广作用。